浅谈高速铁路通信系统技术

浅谈高速铁路通信系统技术

张崑

中国铁路沈阳局集团有限公司电务检测所沈阳110001

摘要：随着社会的技术飞跃和高速发展，人们对高速铁路通信的要求越来越高，构建一个先进的高速铁道通信系统已成为大众日期夜盼的事项。目前，我国对高速铁路通信系统的存在较高需求，而目前高速铁路通信系统仍存在较多问题，需要改进和提升。因此，本文通过对高速铁路系统的现状进行分析，提出了系统仍存在的问题及目前可以应用的解决方法，并对高速铁路通信系统所采用的高新技术进行阐述，把通信技术、计算机及网络技术有效地结合在一起，构成满足大众需求的综合性的通信系统。

关键词：高速铁路；通信系统；技术

1高速铁路通信需求分析

随着我国交通技术的进步和发展，高速铁路的出现和普及大大方便和便捷了大众的交通出行，成为可我国交通运输体系中的重要组成部分，有效地调整了我国交通运输体系的结构方式。而出行的旅客享受了高速铁路带来的快捷与舒适后对在旅途过程中的通信系统的要求也水涨船高。旅途是单调的，也是劳累的，旅客需要在列车上与他人进行语音、数据、图像、视频等信息交流，而互联网的普及也使更多的乘客需要在列车上接入互联网，享受数字化和智能化的通信服务。因此，为了满足乘客的通信需求，构建一个稳定、先进的高速铁路通信系统迫在眉睫。另外，为了实现有效的人机控制，同时保障列车的行车安全，提高运输效率，铁路通信网的建立也需要先进的科学技术支持，使其功能更加完善，安全更有保障。

2我国高速铁路通信系统现存的问题

目前，我国高速铁路通信系统仍然存在较多问题。与普通的有线通信或无线通信相比，甚至与一般的公共移动通信系统相比，高速铁路通信仍存在较大区别。无论是在系统组成还是使用环境，对高速铁路通信系统的技术和设备需求均较高。一般而言，我国高速铁路通信系统主要存在三方面的问题。一是多普勒频移。多普勒频移是指接收器的移动引发的信号频移现象。一般的列车多普勒频移现象不太明显，而高速列车由于在高速运动中，列车与基站之间的距离会频繁改变，多普勒频移现象非常严重。多普勒频移过大会导致高速移动通信的通话质量下降，同时高速列车在高速移动时产生的高频次深度快衰落现象对正常通信也有很大程度的影响，这将导致通信系统的解调性能大幅下降。第二是小区尺寸问题。一般而言，在高速列车上使用WiFi、WiMAX等通信机制时，将通信的小区尺寸进行缩小至直径100m以内，就能为列车上实现有效的宽带连接服务。而随着列车的速度越来越快，导致小区尺寸出现过小、引发小区切换过于频繁的问题，加上信号的快速衰落现象存在，高速铁路通信系统对用户的小区切换以及功率控制提出了更高要求。三是隧道通信问题。由于隧道在铁路的组成中占据非常重要的地位，隧道通信问题严重影响铁路通信覆盖问题，不同隧道方式对通信系统的覆盖方式和信号源的选取要求均不相同，造成铁路通信系统的整体兼容性较差的局面。因此，如何对高速铁路通信系统进行改进，寻找出科学合理的系统方案成为现今铁路通信部门亟待解决的难题。

3高速铁路通信系统技术分析

根据高速铁路对通信系统的要求以及我国高速铁路通信系统现存的问题，作者对多种通信系统技术进行了阐述和分析，以期建立一个高效先进的高速铁路通信系统，满足大众对通信系统的需求。

3.1通信传输及线路

现代高速铁路通信传输系统由骨干层传输和接入层传输两部分组成。骨干层传输主要为链型MSTP1+1复用段骨干层多业务传输系统，它是通过利用铁路正线线路两侧不同物理径路的两条光缆中的各两芯光纤，开通10G骨干光同步数字传输系统，利用两条光缆中的各四芯组成环状光纤局域网，传送列控信息。接入层传输系统的主要由车站汇聚设备、站内接入设备、站间接入设备等构成。通常情况在车站汇聚节点设MSTPSTM-16ADM的汇聚设备，而站间接入层节点采用STM-4ADM或者STM-16ADM设备，以完成各基站、信号、牵引及供电等节点的业务接入。也可利用铁路两侧光纤组成环实现对各接入层站点的保护。

3.2综合业务接入系统

高速铁路的传输系统需要将各个旅客服务业务系统纳入其中，为高速车站旅客服务、电话接入等系统提供专用的音频、监视图像等接口。在沿线区间中设立信息采集点，接入传输设备，构成区间信息接入系统，将信息在区间、车站和综合调度中心之间传播。另外还可在站内及沿线区间信息接入点等地设置光网络单元和局端OLT等设备，构成一体化的综合业务接入网络，以满足高速铁路站内及区间多种用户的综合业务需求。

3.3综合无线通信GSM-R系统

GSM-R是为满足铁路应用而开发的数字无线通信系统，作为铁路无线通信平台已成为趋势。高速铁路GSM-R系统包括交换子系统（SSS）、基站子系统（BSS）、通用分组无线业务系统（GPRS）、移动智能网系统（IN）、运行与维护子系统（OMC）、移动终端子系统等6个子系统，可提供无线列调、编组调车通信、应急通信、养护维修通信等语音通信功能。对铁路沿线进行GSM-R组网及信号覆盖，可以满足现代铁路构建地面调度中心与移动体之间的信息交换与传输通道的需求。

3.4专用调度通信系统

专用调度通信系统是全线专用通信网和承载综合调度信息系统的组成部分，是供高速铁路调度、车站运营部门及维修单位进行行车指挥和业务联系的专用通信系统，可对全线进行高可靠、高安全的行车控制及统一的调度指挥，性能可靠、功能先进，具有话音功能数据和图像等多媒体通信功能，综合造价较经济，是高速铁路现代化通信的重要保证。

3.5数据通信系统

数据通信系统可提供数字数据服务、电台广播、电视网等模拟数据。高速数据通信网设立独立的OSPF自治域，在整个骨干承载网上使用独立的路由设备，路由器间形成部分网状连接，兼顾路由冗余与合理利用传输带宽，管理区直接接入核心路由器。

4结束语

为了满足现时人们对高速铁路通信系统的需求，我们需要正视高速铁路通信系统存在的问题及解决方案，提高其科学技术水平，建设一个为高速铁路运输服务的专用通信网络，推动高速铁路快速发展。

参考文献：

[1]徐淑鹏.高速铁路专用通信系统技术介绍[J].铁路通信信号工程技术，2010（01）.

[2]张昊.高铁车地通信系统级仿真平台设计与多基站协作技术的研究[D].西南交通大学，2013.

[3]陈晨，李长乐.高速铁路通信系统方案研究综述[J].计算机工程与应用，2010（34）.